石油储罐机械清洗系统.pdf

第 4 2 卷第 4 期 2 0 1 3年 7月 石油化工设备 PE TR0一 CHEMI C AL EQUI P M E NT Vo 1 ． 42 No ．4 J u l y 2 O 1 3 文章编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 3 0 4 0 0 5 1 0 4 石油储罐机械清洗系统 黄 崇林 ，蔡业彬 ，何宏鹰 1 ． 广东石油化工学 院 ，广东 茂名 5 2 5 0 0 0 ； 2 ． 茂 名市鹰鹏机电设备有限公司 ，广东 茂名 5 2 5 0 0 0 摘要 对石油储罐机械清洗系统的主要组成部分真空抽吸模块设备 、 换热清洗模块设备、 清洗机等 进行 了介 绍 ， 并对 石油储 罐机 械 清洗 系统 效益进 行 了分析 。 关键 词 石油；储罐；机械清洗；工艺 中图分 类号 TQ 0 5 0 ． 7 ； TE 9 7 2 ． 1 文献 标志 码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 - 7 4 6 6 ． 2 0 1 3 ． 0 4 ． 0 1 3 La r g e Oi l S t o r a g e Ta n k s M e c h a n i c a l Cl e a n i n g S y s t e m HUANG Cho n g - l i n ， CAI Ye - bi n ， HE Ho ng - y i n g 2 1 ． Gu a ng do n g U n i ve r s i t y o f Pe t r o c he mi c a l Te c h no l o gy，M a o m i ng 5 2 5 00 0， Ch i na； 2 ．M a o mi n g Yi n g p e n g M e c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l Eq u i p me n t Co ．Lt d ．，M a o mi n g 5 2 5 0 0 0， Ch i n a Ab s t r a c t Oi l s t o r a g e t a n k s n e e d t o b e c l e a n e d r e g u l a r l y d u r i n g u s i n g ．Th e o i l s t o r a g e t a n k s me ～ c ha n i c a l c l e a n i ng t e c hn i qu e s i s i n t r od uc e d，i nc l u di n g t h e ma i n c o m p o ne n t s of t he oi l s t o r a g e t a n ks m e c ha n i c a l c l e a ni ng s y s t e m f o r v a c uu m s uc t i o n mo du l e d e v i c e，he a t e x c h a ng e r c l e a n i ng m o d ul e e ～ q u i p me n t ，wa s h i n g ma c h i n e s ，e t c ．Th e me c h a n i c a 1 c l e a n i n g p r o c e s s o f o i l s t o r a g e t a n k s i s e l a b o ～ r a t e d a n d t he e f f e c t i v e o f t he m e c h a ni c a 1 c l e a ni ng s y s t e m o f oi 1 s t o r a ge t a n ks i s a na l y z e d ． Ke y wo r d s o i l ；s t o r a g e t a n k；me c h a n i c a l c l e a n i n g ；p r o c e s s 在 原 油 的储 运 过程 中 ， 原 油 中的蜡 质 、 沥青 质等 有 机物 和 泥砂 、 水等 无机 物质 ， 因长时 间 的凝 聚逐步 沉 积 在 油 罐底 部 形 成 油 泥_ 1 ] ， 不 仅减 少 了油 罐 的有 效体积 ， 而且还会对罐体 内壁造成腐蚀 。 传统的原油储罐清洗方式只是简单地对罐底沉 积物进 行 蒸汽加 温 溶 解 抽 取 ， 或 者 在 不安 全 的情 况 下， 人员进入存在大量油气 的罐 内， 采用挖掘、 推扒 及用高压水冲洗等方式将油泥清除。此方法不仅需 要 消耗 大量 的蒸 汽 和水 ， 对罐 区周 围环 境造 成污 染 ， 而且对罐 内外作业人员的安全带来一定的影 响。罐 底沉积物的 9 8 以上不是废弃物 ， 如果轻易处理会 造成石油资源的极大浪费 。 机 械 清洗是 近年 来 国 内兴起 的大 型油 罐清洗 的 技术之一 ， 主要清洗 1万 ～1 5万 m。的原油储 罐。 该 技术 是利 用特 殊 的 液体 喷 射 装 置 ， 采 用 同种 类 油 品 、 全 封 闭 、 机械 自动循 环 的物 理 清洗 技 术 ， 不 需 人 员进罐 ， 清洗的同时注入惰性气体， 绝对保证清洗工 作 的安 全 2 。 ] 。 1 石油储 罐机械清洗 系统组成 机械清洗系统 由真空抽吸模块 、 换热清洗模块 和清洗机 3大部分组成 ， 辅 助系统 由可燃气体监测 收 稿 日期 2 0 1 3 0 1 3 0 基金项 目广东 省教 育部 产学研结合项 目 No 2 O 1 O B 0 9 O 4 。 0 2 3 7 作者简 介 黄崇林 1 9 7 5 一 ， 男 ， 广 东廉 江人 ， 副教授 ， 硕士 ， 多年从事机械设计制造及其 自动化方 面的教学与科研工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 1 3年第 4 2卷 系统 、 锅炉及惰性气体发生器 以及油水分离设备等 组成 。 1 ． 1 真空抽吸模块 真空抽吸模块 由真空泵 、 真空罐、 回收泵 、 冷却 系统及辅助设施构成 ， 具有抽吸功能和移送功能， 工 作原 理示 意 图见 图 1 。 清 一移送油罐 图 1 真 空抽 吸设备工作原理示意图 启 动 真 空 泵 ， 使 抽 吸 罐 保 持 在 一 3 1 ．0～ 一 6 0 ． 0 k P a 的负压状态 ， 将清洗机溶解的淤渣及油 抽吸到抽吸罐内， 并启动回收泵将其移送到对应的 油罐 中。为了保证作业环境的安全性和正常的工作 压力 状态 ， 被真 空泵 抽 吸 的 可燃 性气 体 又 被送 回到 清洗 油罐 中。 真 空罐 的真空度 由真 空压力 传感器及 可 编程逻 辑控 制器 控制 。可 编程逻辑 控制 器根据 真空压 力传 感器传递的信号 ， 以低真空度时启动、 高真空度时停 止 的模 式达到 控制 真空泵 的 目的 。 真空罐的液位高度可以通过液位接近传感器以 及可编程逻辑控制器来控制 ， 回收泵 的正常工作液 位处 于低 液位 与 中液位 之 间 ， 低 于低 液 位 时 回收 泵 不 能动作 ， 而高 于 高 液位 时 则 真 空泵 停 止 。通过 采 用 这种 液位控 制方 式 ， 可 以 防止 抽 吸罐 溢 油及 回收 泵空运行 ， 保证装置进行安全、 稳定 的抽吸和移送作 业 。 1 ． 2 换热清洗模块 换热 清洗模 块 由换 热 机组及 经清洗 机压送 清洗 油罐组 成 ， 工作 原理 示意 图见 图 2 。 换热机组 由清洗泵、 热交换器和辅助设施一 同 构成 。清洗泵的作用是将清洗介质升至一定压力 ， 并为清洗机提供清洗介质 ， 是实现清洗机在被清洗 油罐内形成射流的动力保 障， 其作用是利用系统外 的蒸汽或热水 ， 经过对流换 热后用来提高清洗介质 温度 的装 置 。 从清油罐或者油水分离槽来的清油或水通过换 热清洗设备的人 口进入， 经过过滤器过滤 以及清洗 泵加 压后 进入热 交换 器 下 进上 出 。热 交换 器 的热 媒端通入蒸汽或者热水 上进下 出 ， 介 质与热媒在 热交换器 中进行热交换。经过加热之后的清油或水 作为 清洗介 质进 入 清洗 机 ， 再 通 过 清洗 机 进 入 清洗 罐对其进行清洗 。 一 区 三 三 清洗油罐一 清洗机 图 2 换热清洗模块工作原理示图 1 ． 3 清洗 机 YP S L J 一 7 0 A气驱清洗机是专 门为工业油罐及 其他类似储罐有效地进行清洗而开发设计的清洗设 备 之一 。YP S L J 一 7 0 A 气 驱 清 洗 机 包 含 安 装 在储 罐 上的喷枪枪体和空气驱动单元两个主要部分 。实际 工作 时 ， 打 开清洗介 质 阀门开 始清洗 程序 ， 然 后打 开 压 缩空气 阀 ， 此 时驱 动单 元 将 带 动 喷嘴 做水 平 旋 转 和垂 直升 降两项 运动 ， 并 且 形成 一 个 平 面螺 旋 的清 洗轨 迹 。 清洗机标准设计为垂直安装， 也可以水平安装 ， 或根据要求在任意位置安装操作。根据不同罐体的 情况可定制喷嘴 口径、 喷枪长度和连接方式。清洗 机 垂直安装 及工 作原理 示意 图见 图 3 。 } _ 艇囊誊 鬻 鬻 平 旋 转 3 6 o 。 蠢 习 性露 图 3 清洗机安装及工作原理示 意图 2 石油储罐机械 清洗 工艺 ] 2 ． 1现场 配置 按 照现场 实际情 况 ， 将 真空抽 吸移送模 块 、 换热 清洗模块 、 油水分离槽 、 惰性气体发生器 或锅炉 等 装 置 以及 临 时管线 按 工艺 流 程连 接 ， 其 流 程 示 意 图 见 图 4。 2 ． 2 油中搅拌 油 中搅 拌 是 当清 洗 油罐 的淤 渣 堆积 高 度 高 、 罐 顶 支柱不 能够 着底 时 ， 为 降低 淤 渣 高度 使 其 着底 而 进 行 的一项作 业 。 油中搅拌方式根据淤渣 的堆积高度及用量， 选 择 循环 方式 或对流方 式 。 2 ． 3 残油移送 残油移送是将清洗油罐中的残油 ， 移送到指定 的清 洁油罐 的工程 。移 送在判 断罐顶 支柱 着底 后开 始 。一般多 在罐顶 支柱 着底高 度小 于 5 0 0 mm 时 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 期 黄崇林 ， 等 石油储罐机械清洗系统 图 4 机械清洗工艺流程示图 利用业主原设泵 比暂设泵 的移送能力大 移送 ， 直 清洗作业时 ， 也须将油罐 内的氧气体积分数控制在 至清洗油罐吸口吸人空气时为止 ， 或者到因残油的 8 以下 。 粘度高而不能移送时为止。 2 ． 7 人孔开放及换气 2 ． 4 氮气 或惰性气体 的注入 这是一项往油罐 内的气层部注入氮气 或惰性 气体 ， 以便将氧气体积分数保持在 8 以下的惰性 环境而实施的安全措施 。此外， 氮气 或惰性气体 的注入还将对油罐 内压力保持在正常压力产生一定 的效 果 。 作业从残油移送 中产生气层部 时开始 ， 一直进 行到原油清洗工程及热水清洗 工程 或者利用轻质 油进行的最终清洗 结束为止。 2 ． 5 原 油清洗 原油清洗是用清洗机喷射清洗油， 溶解、 分散淤 渣类 等有 用成 分而 实施 的一 项工 程 。尽量 减少 清洗 油罐 中的淤渣残量是整个工程的重点， 整个清洗过 程的成功与否 ， 取决 于这一工程。要求精心进行计 划与施工 ， 并且要求作出原油清洗结束 的正确判断 。 原油清洗时除 了须将淤渣残量减少到最小限度 以外 ， 还须将油罐内部附着在顶板、 侧板及附属 品上 的污物也清洗掉。 2 ． 6 热水清洗 在原油清洗后， 需要向清洗油罐中注入进行循 环清洗所需的温水 ， 使用清洗机喷射 清洗 。清洗 的 目的在于将整个油罐 内部完全清洗干净 ， 回收更多 的残留油分 ， 降低油罐 内的可燃 气体等 。进 行这一 在热水清洗或轻质油清洗结束后 ， 为了清理 、 清 扫油罐内部 ， 必须打开人孔进行罐 内换气 。打开人 孔 时须在 取 得业 主 同 意 的情 况 下 ， 并 在 遵 守 相应 的 安全 规程 的前 提下 进行 。 2 ． 8油罐内部清扫 打开人孔换气 和通风一定时间后 ， 需依靠人力 将残 留在油罐 内部的土、 砂石 、 铁锈等残存淤渣清除 到油罐外 。 在进行油罐内部作业前， 务必做好各作业项 目 的安全操作规程培训。由于油罐内部较之油罐外部 作业 环境 差 ， 必须 明确人 员 配 置 、 作 业 方 法 、 任 务分 担 ， 有效地进行作业 。此外还须充分注意避免因倒 翻、 撞碰等所造成的事故 。 2 ． 9解体 、 撤除 临时敷设管道的解体首先从清除临设管道 内部 残存的油水进行， 若这种残存油水 的清除进行得彻 底 ， 以后的解体作业就 比较容易 ， 故须事先对顺序、 要领等予 以充分的探讨 。 通过 事先协商， 决定将管道 内的残存油水清除 到何处 清洗油罐、 废油油罐 、 抽吸装置 、 清除方法、 解体顺序等。即使在清除以后 ， 管道 内也有可能残 留油水， 故在拆卸法兰盘时务必使用承接盘， 以防止 漏油 。通 常 ， 解 体顺序 按 照罐 顶一清洗 油供 给管 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 4 石油化工设备 2 o 1 3 年 第 4 2 卷 道 ～ 回收管道 移送 管道一 原 油清洗装 置周 围 的顺 序 进行 。 3 石 油储罐机械清洗 系统效益分析 3 ． 1 原油回收率 石油储罐机械清洗系统可以在很短的时间内对 油罐进行全方位清洗， 有机沉积物 的 9 8 质量分 数 经 过喷射 、 击碎 、 溶解 ， 完全 复原成 标准 质量 的原 油 ， 实 现安全 、 健康 、 环保 式 的清洗 。 3 ． 2 经济效益 利用石油储罐清洗系统清洗油罐 ， 可 以节省清 洗柴 油费 、 人工 费和低 值易耗 品等 费用 ， 经济效 益显 著。如在某厂进行原油罐清洗， 回收罐底原油 按淤 积物 2 ． 1 6 1 T I 计 为 6 0 2 0 m 。 ， 按 市 场 原 油 均 价 4 5 0 0元／ t 计 ， 回收原油价值 2 7 0 0多万元 。 3 ． 3 社会效益 石油储罐清洗系统的使用使清洗油罐的时间缩 短 、 员工 的劳 动强 度 降低 、 废 渣 量减 少 ， 减 轻 了 环保 压力 。另 外 ， 国产配件 的价格 相对 较低 ， 减少 了维修 成本 。 4 结 语 大型石油储罐 机械 清洗 系统的使用 ， 可 以最 大 限度 地 回收 沉 积 物 的油 分 ， 创 造 较 好 的 经 济 和 社会效益 。与进 口设 备相 比， 国产设 备 的清洗 时 间更短 ， 更节能、 环保 、 安全 ， 符合安全 、 健 康、 环保 的要 求 。 参考文献 [ 1 ] 任建新．物理清洗[ M] ．北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 0 ． R E N J i a n - x i n ． P h y s i c a l C l e a n i n g [ M] ． B e i j i n g Che mi c a l I nd us t r y Pr e s s， 2 00 0． [ 2 ] 沙海涛 ， 张海宁， 高锦伟． 原油储 罐清洗技 术探讨 [ J ] ． 辽 宁 化 工 ， 2 0 1 1 ， 4 0 7 3 1 - 3 3 ． S HA Ha i t a o ， ZHANG Ha i n i n g， GAO J i n we t ．Di s c us s ion o n Cl e a n i n g Te c hno l o gy f or Cr ud e Oi l Ta n ks _ J ] ． L i a o n i n g C h e mi c a l I n d u s t r y ， 2 0 1 1 ， 4 0 7 3 卜 3 3 ． [ 3 ] 刘 涛． 大 型 石油 储 罐 的 自动化 清洗 [ J ] ． 广东 化 工 ， 201 1，3 8 6 1 8 2 1 8 3． LI U Ta o ．The Aut o ma t i on M a c hi ne r y o f La r g e Oi l Ta n k C l e a n i n g[ J ] ． Gu a n g d o n g C h e mi c a l ， 2 0 1 l ，3 8 6 1 8 2 1 8 3 ． [ 4 ] 王永强 ， 巴胜富 ， 韩彩红 ， 等． 大型原油储 罐全封闭清洗 工程施 工 实践 [ 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